K-201循環氫壓縮機故障分析及解決

黃湖

摘 要：我公司連續重整裝置的循環氫壓縮機K-201機組，自2015年11月16日至 2017年8月18日，壓縮機先后經過五次因軸瓦溫度高，轉子振動超標的故障進行檢修，通過增大轉子軸瓦部位軸徑和改變軸瓦形狀結構，徹底解決了機組震動和軸瓦溫度超標的故障。

關鍵詞：循環氫壓縮機;轉子振動;軸瓦溫度高;軸瓦改造

我公司60萬t/a連續重整裝置的循環氫壓縮機K-201機組，2012年11月9日開機運行至2015年8月期間。該機組運轉情況良好，2015年8月循環氫壓縮機K-201機組大修，9月28日開機運行，機組轉速、軸承溫度、轉子振動等各項數據均正常。但從2015年11月16日至 2017年8月18日，壓縮機先后五次因軸瓦溫度高，轉子振動超標停機檢修，嚴重影響生產裝置長周期安全平穩運行，也造成千萬元的經濟損失。

1 機組簡介

60萬t/a連續重整裝置的循環氫壓縮機K-201機組，由汽輪機驅動壓縮機，汽輪機和壓縮機通過膜片式聯軸器連接，采用聯合底座，使用潤滑油站供油。汽輪機型號NG32/35，背壓式汽輪機，為杭州汽輪機廠制造。正常工況轉速7035r/min，功率2160kW。進汽壓力3.6MPa，溫度425℃，流量33.7t/h，排氣壓力1.1MPa。壓縮機型號BCL707，為沈陽鼓風機廠制造，結構形式為垂直剖分，7級壓縮，正常工況下，進口壓力0.3296MPa，溫度40℃，出口壓力0.6496MPa，溫度103.8℃。兩端支撐軸瓦為可傾瓦式（皆為5塊），推力軸瓦為金斯伯雷式（皆為6塊）。壓縮機軸承溫度達到105℃高報警，達到115℃高高報警，要求停機。壓縮機兩端各設有2個振動探頭。當振動值達到63um時，高報警。達到89um，高高報警并聯鎖停機。

2 設備故障檢修過程

2015年8月循環氫壓縮機K-201機組大修。2015年9月28日開機運行，12月10日壓縮機軸振測點同時達到振動高高報警，聯鎖自保停機。公司對該壓縮機進行搶修，更換了壓縮機兩端的徑向軸承瓦塊，機組重新開機平穩運行。2016年1月24日由于外部電網故障造成我廠發生大面積晃電，重整裝置緊急停工，K-201機組負荷大幅波動。2月27日，壓縮機轉子振動超聯鎖值，機組聯鎖停機，該壓縮機再次搶修.解體壓縮機檢查發現：驅動端徑向軸承軸瓦和非驅動端徑向軸承軸瓦磨損嚴重;轉子兩端徑向軸承部位的軸表面嚴重磨損，形成很明顯的溝槽，深度約在0.2-0.3mm;進氣端干氣密封損壞。

因舊轉子兩端的徑向軸承軸頸部位磨損嚴重，公司購置新轉子6月底到貨。壓縮機修復后運行至7月1日停機，由壓縮機設備廠家的施工單位對壓縮機進行檢修，更換了新轉子、兩組徑向軸承軸瓦、新的推力軸承及干氣密封等零部件。壓縮機檢修完成后，7月9日啟機運行，當設備運行至額定工況時，壓縮機兩端徑向軸瓦溫度偏高，各瓦測溫點溫度均在80度左右輕微波動。9月3日由于壓縮機兩端徑向軸承軸瓦溫度升高且波動幅度增大，主動將機組停機，進行設備檢修。解體檢查發現，壓縮機兩端徑向軸承軸瓦磨損，再次更換了壓縮機兩端徑向軸承軸瓦。

機組運行至2017年4月20日，期間根據壓縮機兩端轉子運行的軸心軌跡及振動圖譜對比分析，存在軸瓦磨損造成間隙增大的可能性。主動將機組停機進行解體檢修，發現壓縮機兩端的徑向軸承軸瓦確實磨損較大，第四次更換了徑向軸承軸瓦。5月1日開機運行至6月8日，徑向軸承軸瓦溫度大幅波動最高達到了104℃。9日機組停機檢修，此次壓縮機檢修時不僅更換壓縮機兩端徑向軸承軸瓦，同時采取改變徑向軸瓦測溫線的布線方式，防止測溫線布線時卡澀可傾瓦瓦塊，限制可傾瓦塊小幅調整擺動，從而使瓦塊與轉子可能產生摩擦，致使瓦塊的磨損。并在下部阻油環側面均勻打4個Φ3的卸油孔，加大潤滑油的排泄，來降低徑向軸承軸瓦溫度等改造。運行至8月18日，壓縮機徑向軸承軸瓦溫度最高達到了110℃，上次改造沒能解決徑向軸承軸瓦溫度高故障的發生。再次停機檢修，這次檢修主要通過改造徑向軸承軸瓦的結構，徑向軸承瓦塊寬度增加1CM。提高軸瓦的承載能力。機組開機運行后，能基本保證機組穩定運行，但在工藝負荷增加情況下，徑向軸承軸瓦溫度依然有上升趨勢。所以盡量使工藝處理加工量保持不變。設備運行維持到2018年7月大修。2018年8月對該壓縮機進行整體改造完成，K-201機組一直安全平穩運行。

3 設備故障原因分析

①可傾瓦瓦塊的設計承載力（比壓較大）處于邊界狀態，穩定工作區域過小，一旦個別參數變化就會加劇磨損;②可傾瓦塊測溫線布線方式可能卡澀，影響可傾瓦塊微小自由擺動，在轉子運動中產生輕微摩擦，造成瓦塊磨損;③在更換新轉子時的檢修，瓦間軸封隙過小，造成瓦內潤滑油流量過小，不足以帶走轉子與瓦塊運行產生的熱量，造成瓦溫高，瓦溫過高降低了軸瓦巴氏合金的耐磨特性，產生軸瓦的異常磨損;④瓦的質量存在一定問題，解體后發現軸瓦質量確實存在問題，瓦塊表面存在類似小氣泡縮孔點狀缺陷。請教相關的制造技術員，認為瓦材料內存在過量的高溫氧化物，以及鑄造成型工藝條件控制等因素影響，形成了氣泡類結構及缺陷。

4 改造循環氫壓縮機

技術改造內容：委托相關制造單位，對重整循環氫壓縮機轉子支撐系統進行了重新設計，進行了主軸徑向軸承處直徑增大，軸瓦寬度增大，對徑向軸承進油方式、推力軸承型式、級間密封、隔套等進行改造。徑向軸承瓦塊寬度增加1CM，包角由53°增加到60°，進油方式改為強制直噴。推力軸承水準塊和瓦塊結構修正。對應徑向軸承軸徑部分由140CM擴徑至150CM。對新轉子進行高、低速動平衡試驗，轉子模型核算。改造后臨界轉速提高，提高轉子的剛性，提高轉子的穩定性，減小外界對其的干擾！可傾瓦改造新舊對比詳細情況如下表：

5 結束語

循環氫壓縮機改造完成后，2018年8月17日機組開始置換試運轉，標志著改造機組正式投入運行，重整裝置進料為66t/h，壓縮機在額定工況運行時，壓縮機驅動端兩個振動測點值分別為：10μm、10μm，驅動端徑向瓦兩個溫度測點值分別為：62℃、77℃。壓縮機非驅動端兩個振動測點值分別為：5μm、4μm，非驅動端徑向瓦兩個溫度測點值分別為：72℃、71℃。其余設備各項參數均在設計要求內，運行穩定達到了預期目的。截止到現在，機組運行近兩年多，各項參數指標均在正常范圍，機組運行穩定。重整裝置加工負荷在設計范圍內調整不受制約，完全達到工藝要求。

至此，困擾公司多年的重整循環氫K-201壓縮機軸瓦溫度高和振動高的故障，終于得以解決！

參考文獻：

[1]機械設計手冊編委會編.滑動軸承-機械設計手冊單行本[M].北京： 機械工業出版社，2007.